COSA FAREMO OGGI Introduzione: Chi siamo e cosa facciamo: la caratterizzazione chimica degli aerosol atmosferici Il campionamento dell’aerosol Estrazione della componente solubile in acqua Visita ai laboratori/esercitazione (divisione in 2 gruppi): Analisi della componente ionica solubile in acqua Analisi del carbonio organico solubile in acqua + Determinazione della massa di aerosol campionato Conclusione: passare dalla concentrazione “in provetta” alla concentrazione atmosferica

PERCHE’ STUDIARE LA COMPOSIZIONE CHIMICA DELL’AEROSOL? La composizione chimica delle particelle determina il loro “comportamento” in atmosfera, influenzandone: la capacità di interagire con la radiazione solare/terrestre la reattività i processi di rimozione (e quindi la vita media in atmosfera) l’interazione con il vapore acqueo (importante per le nubi) La composizione chimica determina gli effetti sulla salute (importanza dei composti organici) Inoltre, la composizione chimica fornisce indicazioni circa le sorgenti di particolato atmosferico controllo delle emissioni!

COSA CI ASPETTIAMO DI TROVARE 0.01 0.1 1.0 10 mm Carbonio grafitico (soot) Composti organici solfato ammonio nitrato Frazione minerale Sale marino Diametro (Dp) Componenti diversi presentano distribuzioni dimensionali differenti Importanza della segregazione dimensionale nel campionamento

AEROSOL ATMOSFERICI: IL CAMPIONAMENTO Il campionamento è un’operazione fondamentale per studiare la concentrazione e la composizione chimica dell’aerosol CAMPIONAMENTO SEGREGATO DIMENSIONALMENTE AEROSOL BULK MEASUREMENT SIZE-SEGREGATED MEASUREMENT SINGLE-PARTICLE ANALYSIS ANALISI DI SINGOLA PARTICELLA CAMPIONAMENTO “TRADIZIONALE” ESEMPIO: PM10 Flusso 10 100 1000 L/min “basso volume” “medio volume” “alto volume”

CAMPIONAMENTO SU FILTRO Parziale segregazione dimensionale FH FL << FH VIRTUAL IMPACTOR Parziale segregazione dimensionale Filtri in fibra o membrane (fibra di vetro, fibra di quarzo, Teflon, policarbonato).

APPLICAZIONE: LA DETERMINAZIONE GRAVIMETRICA DEL PM10 Decreto Ministeriale n° 60 del 02/04/2002 Direttiva 1999/30/CE del 22/04/1999 EN 12341 "Air quality - Determination of the PM10 fraction of suspended particulate matter - Reference method and field test procedure to demonstrate reference equivalence of measurement methods". Testa di campionamento con separatore ad impatto inerziale: permette l’ingresso di materiale particolato con diametro aerodinamico < 10 µm • filtro in fibra di quarzo (diametro 47 mm) • filtro in fibra di vetro (diametro 47 mm) • membrana in Politetrafluoroetilene (d. 47 mm). Motore con portata tra 0.7 e 2.5 m3/h

APPLICAZIONE: LA DETERMINAZIONE GRAVIMETRICA DEL PM10 Procedura di pesata Requisiti della bilancia analitica Riproducibilità ± 1 μg; Temperatura e umidità relativa controllate. La bilancia deve essere calibrata immediatamente prima di ogni sessione di pesata. Condizionamento dei filtri. I filtri usati devono essere condizionati immediatamente prima di effettuare le pesate (pre-campionamento e post-campionamento). • temperatura di condizionamento: 20 ± 1 °C; • tempo di condizionamento: > 48h • umidità relativa: 50 ± 5 %; I filtri devono essere pesati immediatamente dopo il periodo di condizionamento. Le pesate pre e post-campionamento devono essere eseguite con la stessa bilancia e, possibilmente, dallo stesso operatore, utilizzando una tecnica efficace a neutralizzare le cariche elettrostatiche sul filtro.

IMPATTORI A CASCATA Segregazione dimensionale delle particelle in 5-12 stadi dimensionali sfruttando la mobilita’ aerodinamica delle particelle

N.B. IL DIAMETRO AERODINAMICO Il diametro di una particella sferica con densità di 1 g/cm3 che sotto l'azione della forza di gravità e in calma d'aria e nelle stesse condizioni di temperatura, pressione e umidità relativa, raggiunge la stessa velocità finale della particella considerata.

LA RETTA DI CALIBRAZIONE

Csol Volextr A 1 Catm Fcamp Tcamp 1000 Volume di acqua in cui è stato estratto il filtro [ml] Concentrazione in soluzione, cioè quello che abbiamo misurato!!! [ppb = ng ml-1] Coefficiente area filtro, nel nostro caso = 2 Csol x Volextr x A 1 Catm = x Fcamp x Tcamp 1000 Concentrazione atmosferica [µg m-3] Necessario per la conversione da ng m-3 a µg m-3 Durata del campionamento [min] Flusso di campionamento [m3 min-1]

Csol x 60 ml x 2 1 Catm = x 0.3 m3 min-1 x 420 min 1000 Volume di acqua con cui è stato estratto il filtro [ml] Concentrazione in soluzione, cioè quello che abbiamo misurato!!! [ppb = ng ml-1] Coefficiente area filtro Csol x 60 ml x 2 1 Catm = x 0.3 m3 min-1 x 420 min 1000 Concentrazione atmosferica [µg m-3] Necessario per la conversione da ng m-3 a µg m-3 Durata del campionamento [min] Flusso di campionamento [m3 min-1]